Alan Everid是Bosch新加坡安全系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)部的高級經(jīng)理，他在2006年3月的全球數(shù)字監(jiān)控論壇上做了關(guān)于“構(gòu)建實用的智能監(jiān)控系統(tǒng)”的專題演講，其中他提到了一個問題：“2006年的智能監(jiān)控系統(tǒng)會是什么樣子的呢？”
智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅僅是指具有第一流的操作人員和DVR設(shè)備的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)還應可以自動實現(xiàn)視頻內(nèi)容分析、事件偵測、根據(jù)事件產(chǎn)生警報、發(fā)送視頻等等功能。另外，這種系統(tǒng)同時也能記錄、存儲事件和其它的視頻數(shù)據(jù)，并對記錄進行智能搜索和生成結(jié)果分析報告。一般來說，這種系統(tǒng)要不就是混合型的系統(tǒng)，要不就是全IP視頻的系統(tǒng)。\r\n\r\n從模擬到IP \r\n我們正處于從模擬系統(tǒng)轉(zhuǎn)入IP系統(tǒng)的過渡階段。傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)是基于模擬信號和VCR為中心的，目前正逐漸向混合型系統(tǒng)（即更多地以DVR為中心的系統(tǒng)）轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變尤其體現(xiàn)在2005年前后，而下一個階段將是基于網(wǎng)絡為中心的純IP視頻的系統(tǒng)。\r\n通過網(wǎng)絡來監(jiān)控車站的DVR系統(tǒng)，允許內(nèi)部連接的任意傳統(tǒng)或網(wǎng)絡設(shè)備進行網(wǎng)上瀏覽。此外，智能IP視頻解決方案的關(guān)鍵組件包括數(shù)字化設(shè)備、分析設(shè)備、壓縮設(shè)備、本地存儲設(shè)備、解碼設(shè)備和視頻控制設(shè)備等。\r\n在所有這些設(shè)備中，攝像機是最基本的部分。圖像質(zhì)量取決于很多因素，不但傳統(tǒng)的監(jiān)控攝像機是基于CCD的，而且大部分IP攝像機也是基于CMOS 的。CCD攝像機最多只能提供分辨率為750x570像素的傳統(tǒng)模擬視頻，然而，可以提高攝像機最大動態(tài)范圍和靈敏度的算法則被不斷地提出來。\r\n\r\n分辨率至關(guān)重要\r\nCMOS可以是逐行掃描設(shè)備，其分辨率可以達到兆像素，然而由于其靈敏性有限，因此限制了動態(tài)范圍算法的提高，此外，傳感器和處理器很有可能融為一體。\r\n從根本上看，分辨率是非常重要的。例如，采用CIF格式，在水平方向只有350像素；使用2CIF格式，可以達到700像素；對于2/3CIF格式，水平像素則降到500像素以下；而對于4CIF和VGA格式，水平像素又可以達到700像素。如果使用HDTV標準能將會出現(xiàn)顯著的提高，HD720（1000像素）、1.2Mega（超過1300像素）和3Mega（2000像素）。\r\n同時，帶寬隨著像素數(shù)量的增加呈線性遞增。CIF、2CIF、2/3CIF、4CIF和VGA一般每秒都要用到低于2兆的帶寬，或者在很多情況下每秒要低于1兆。HD720、1.2Mega和3Mega用到的帶寬分別是每秒3兆、5兆左右和12兆。因此，帶寬需求的增加要遠大于分辨率提高所帶來的增益。\r\n\r\n關(guān)于攝像機\r\n對比傳統(tǒng)攝像機和兆像素攝像機，前者的特征是：水平像素能達到756，對彩色和黑白圖像均具有良好的靈敏度，混合系統(tǒng)中多使用隔行掃描圖像，一般實時、4CIF用到的帶寬為每秒300兆，較低的集成成本，經(jīng)濟實用。 \r\n而兆像素攝像機一般的水平像素是1350（1.3Mega）和2000（3Mega），同樣靈敏度較高，逐行掃描從而避免了圖像的鋸齒邊緣，并具有實時性效果。采用典型的MJPEG壓縮方式，實時視頻用到的帶寬是每秒10兆到45兆。然而，這種攝像機的集成成本較高，可以通過特殊的鏡頭和帶寬來彌補。例如，HDD硬盤存儲可以比使用傳統(tǒng)攝像機和編碼器提高10倍的容量。\r\n兆像素攝像機有其特殊的定位，它們是用于特殊場合的專用攝像機，尤其是需要高分辨率時，例如在銀行、零售商場、收銀室、娛樂場所和其它一些地方。帶寬和存儲容量并不是最主要的問題，也就是說, 兆象素攝像機在總體系統(tǒng)中只占一小部分比例。\r\n\r\n壓縮技術(shù)\r\n目前，顧客需要更高質(zhì)量的壓縮技術(shù)，從而降低傳輸數(shù)據(jù)的速率，占用較少的傳輸帶寬和存儲容量。在不同類型的壓縮技術(shù)中，JPEG和MJPEG都基于單幀圖像，MJPEG使用的是差分算法，一般傳輸速率為每秒25幀，占用帶寬為5兆到12兆。此外，小波壓縮技術(shù)適用于多路視頻，對于每秒25幀的視頻，占用的帶寬為4兆到10兆。MPEG-2能提供DVD畫質(zhì)的視頻，可用于全動態(tài)偵測，每秒50幀的視頻占用的帶寬為2兆到5兆，但沒有延時模式。\r\nMPEG-4是目前流行的一種壓縮技術(shù)，圖像質(zhì)量較依賴于實現(xiàn)方式，能提供延時模式，一般每秒壓縮率能達到1兆到4兆。最后，還有H.264或MPEG-4 Pt 10/AVC，比MPEG-4的效率要高10-40%，然而，由于其較高的延時性，因此不適合應用于一些需要PTZ攝像機來監(jiān)視的實時場景，一般來說，其傳輸速率是每秒0.5兆到3兆。\r\n此外，差分編碼方式也很重要。整個幀是在等間隔中存儲的，而在標準幀之間，只存儲了改變的場景。在MPEG編碼中有I幀和P幀，可以看到在實時和延時模式下I幀和P幀的序列。\r\n\r\n帶寬\r\n帶寬的重要性不言自明，網(wǎng)絡設(shè)計的關(guān)鍵是將網(wǎng)絡負荷最小化。帶寬需求取決于用戶需要傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)，同時也受到其他幾方面因素的影響：如分辨率，包括百萬像素、D1、4CIF、2CIF和CIF；壓縮技術(shù)，例如Wavelet、MPEG；以及需要集中監(jiān)視或存儲的視頻流的數(shù)目等。例如一套包含25臺攝像機的系統(tǒng)，使用全D1 MPEG-2畫質(zhì)來監(jiān)控繁忙的場景，則該系統(tǒng)需要的帶寬將是25x5＝125兆/秒，這就需要有G比特的以太網(wǎng)傳輸。\r\n帶寬需要花費成本，這就是為什么需要分布式智能系統(tǒng)的原因，但這樣就能減少網(wǎng)絡的負荷嗎？實際上，分布式監(jiān)控只需要針對一些相關(guān)的信息，并不是對所有的數(shù)據(jù)，而且還是基于事件的選擇性記錄和降低背景畫質(zhì)的記錄。除此之外，用戶還可以選擇不顯示那些無關(guān)的視頻圖像，只提供給操作人員有用的視頻，這些視頻可以通過事件或動作來觸發(fā)，另外VCA應該位于攝像機或者編碼器的位置，而不是集中布置。\r\n\r\n\r\n記錄方法\r\n至于集中存儲和分散存儲的區(qū)別，前者可以在最有效的位置進行存儲，所有的存儲數(shù)據(jù)都是通過網(wǎng)絡以數(shù)據(jù)流的形式進行傳輸，但需要ANR（自動網(wǎng)絡路由）來保證存儲的過程；一般的，利用RAID5冗余陣列，即使單個HDD硬盤損壞，也不會丟失數(shù)據(jù)，此外，還可以進行中心維護。\r\n而分散存儲一方面是一個分布式的系統(tǒng)，存儲時沒有網(wǎng)絡負荷。一般的，這種系統(tǒng)沒有冗余，HDD硬盤損壞將導致有限的數(shù)據(jù)丟失。此外，維護也是分布式的，存儲集成在編碼器中。\r\n分散存儲是一種相對低成本的方法，多通路視頻可共享一個HDD硬盤。例如，800G字節(jié)共享8個通路，則每個通路就是100G字節(jié)，該系統(tǒng)能以2 CIF、5幀/秒的圖像方式，記錄21天中等活動場景的視頻數(shù)據(jù)。在單通路編碼器中還可以采用閃存，它可提供4兆內(nèi)存，每天可存儲4 CIF、1幀/秒的視頻圖像。然而，由于沒有存儲冗余和HDD硬盤，因此內(nèi)存故障將會給系統(tǒng)帶來記錄視頻的丟失。\r\n如果直接在編碼器上加內(nèi)存，將是一種很適合小型系統(tǒng)的低成本方案。一般在這種情況下，HDD硬盤與USB相連，例如每通路250G比特，可存儲14天2CIF、2幀/秒中等活動場景的視頻數(shù)據(jù)。這種方案也沒有存儲冗余，并且24-7 HDD硬盤的可用性有限，HDD硬盤故障將會帶來記錄視頻的丟失。\r\n\r\n虛擬本地存儲\r\n此外，還有虛擬本地存儲技術(shù)。I-SCSI技術(shù)是一種中型或大型存儲方案的新標準，所有主要的存儲設(shè)備商都支持該標準，包括Infotrend、EMC、NetApp、HP 和Dell。SCSI通過網(wǎng)絡線纜發(fā)送，可直接通過交叉線纜連接到單元，也可通過網(wǎng)絡連接，最多能構(gòu)建64個虛擬本地存儲設(shè)備。\r\n虛擬本地存儲的優(yōu)勢在于，它是中大型系統(tǒng)性價比較高的解決方案，例如4T共享50條通路，則每條通路為80G，這就能存儲30天CIF、5幀/秒中等活動場景的數(shù)據(jù)。使用RAID5冗余，單個HDD硬盤故障不會帶來存儲數(shù)據(jù)的丟失，此外還可以集中資源從而進行有效的維護。\r\n虛擬本地存儲可用于大型系統(tǒng)，有一個單獨的本地網(wǎng)絡用來存儲，因此對主干網(wǎng)或廣域網(wǎng)不會帶來任何負荷。很多邊緣設(shè)備連接到單磁盤陣列，能提供RAID5冗余，還可以集中資源從而更有效的維護。\r\n在網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的集中存儲方面，錄像機和存儲器位于最有效、最關(guān)鍵的位置。NVR對于大型系統(tǒng)來說經(jīng)濟實用，所有存儲的數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡以數(shù)據(jù)流的方式發(fā)送。然而，這就帶來了更大的網(wǎng)絡負荷，并且如果沒有使用ANR，在網(wǎng)絡故障時就會丟失掉記錄的數(shù)據(jù)。但從另一方面來看，多個NVR可以位于本地站點集中管理，提供指示器，或者網(wǎng)絡附加存儲、RAID冗余和集中維護。\r\n\r\n視頻內(nèi)容分析：使監(jiān)控系統(tǒng)更智能\r\n視頻內(nèi)容分析最簡單，也最常見的形式是視頻動態(tài)檢測，事實上它可以包含在任何一個多路復用器、DVR、視頻服務器，還有攝像機上，此外，普通型視頻移動探測器（VMD）還包括大小尺寸、方向和速度。同時，增強型視頻移動探測器還能提供多級圖像像素變化的分析、材質(zhì)分析和運動分析，排除那些無效的警報，并能提供防破壞檢測，根據(jù)方向、實際大小、實際速度和位置來檢測和跟蹤物體。\r\n視頻內(nèi)容分析也有不同的類型：如生物識別技術(shù)、事件偵測和行為偵測。其中，生物識別技術(shù)包括面部識別、指紋識別和虹膜掃描等；事件偵測可用于分析識別遺留或丟失的物體；行為偵測可用于發(fā)現(xiàn)那些從貨賀上拿走多個昂貴物品的目標群體，此外，它還能監(jiān)控一些不合常規(guī)的行為動作，如人們走錯了方向、逆行、透過圍欄傳遞商品，以及車輛停錯了位置等等。\r\n視頻內(nèi)容分析對于車牌號碼的識別成功率能達到98%左右，然而，這種成功率較依賴于具體的現(xiàn)場情況，容易受到多種因素的影響，包括車輛運動的速度、燈光（使用紅外線）、車牌使用的字體和清潔度等。相關(guān)可能的應用包括：停車場的門禁系統(tǒng)和票據(jù)系統(tǒng)；用于交通系統(tǒng)，加強對車輛速度的測算或車輛闖紅燈的管理；車輛定位系統(tǒng)，從而發(fā)現(xiàn)那些通過檢測點的丟失車輛；打擊犯罪；此外，還可以像倫敦交通系統(tǒng)那樣用于道路收費系統(tǒng)。\r\n\r\nVCA\r\nVCA算法（VCA：Variable Complexity Algorithm，視頻編碼的可變復雜度算法）可內(nèi)置于視頻編碼器和網(wǎng)絡攝像機中，從而提供簡單、但先進的動態(tài)檢測功能和基于常規(guī)事件的檢測功能，這些通常都是基于T164的平臺之上。嵌入式VCA應用的例子包括保護高風險設(shè)備的安全，實時智能和虛擬的周界，這是IP視頻發(fā)展的最新趨勢。\r\n總之，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了分布式智能分析和儲存功能，從而提高了系統(tǒng)效率，并且改進了對突發(fā)事件的反應速度，降低了網(wǎng)絡負荷和對視頻存儲的需求，簡單來說，它們是最好的低成本監(jiān)控解決方案。\r\n\r\n
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